本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的肢體關(guān)節(jié)康復(fù)器，主要由機(jī)械外骨骼機(jī)構(gòu)、一系列驅(qū)動(dòng)電機(jī)、肌電控制裝置、外部信號(hào)接收和發(fā)送裝置、主機(jī)、電機(jī)控制器和電源組成，機(jī)械外骨骼機(jī)構(gòu)包括肩關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動(dòng)單元，形成至少3組并聯(lián)的進(jìn)行牽拉支撐的伸縮機(jī)構(gòu)，從而牽引上臂固定夾具帶動(dòng)手臂進(jìn)行設(shè)定的動(dòng)作，輔助肩關(guān)節(jié)進(jìn)行設(shè)定運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明專利技術(shù)彌補(bǔ)了人工復(fù)健所不能滿足的復(fù)健需求，實(shí)現(xiàn)一種居家型、隨時(shí)隨地的復(fù)健功效，不僅能夠貼身幫助患者進(jìn)行復(fù)健，還能提供按摩，兼具大氣污染物檢測(cè)及溫濕度監(jiān)測(cè)功能，能與手機(jī)客戶端進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，并且能夠在假肢上的LED矩陣直接顯示，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種醫(yī)療康復(fù)和助力設(shè)備，特別是涉及一種肢體關(guān)節(jié)康復(fù)裝置，應(yīng)用 于因病導(dǎo)致的肌肉萎縮及重度肥胖人群，應(yīng)用于身體保健和輔助醫(yī)療
。
技術(shù)介紹
目前所采用的防止骨折病人、長(zhǎng)期臥病在床患者的肌肉萎縮主要是通過(guò)人工按 摩、去復(fù)健室在專業(yè)復(fù)健醫(yī)師的知道下進(jìn)行復(fù)健。但畢竟醫(yī)院的資源有限，但病人數(shù)量確實(shí) 龐大的，這樣平均分到?jīng)]人病人身上的復(fù)健資源是很少的，如此就不能享受到很好的復(fù)健 治療，對(duì)病人的康復(fù)是不利的。現(xiàn)在人們對(duì)于醫(yī)療方面的關(guān)注，促使著這方面的技術(shù)革新與 發(fā)展，但是僅僅依靠人工是不能夠滿足廣大患者的需要的，所以需要依靠現(xiàn)代科技的力量 對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本專利技術(shù)的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種 基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的肢體關(guān)節(jié)康復(fù)器，彌補(bǔ)了人工復(fù)健所不能滿足的復(fù)健需求，實(shí)現(xiàn)一種居家 型、隨時(shí)隨地的復(fù)健功效，不僅能夠貼身幫助患者進(jìn)行復(fù)健，還能提供按摩，兼具大氣污染 物檢測(cè)及溫濕度監(jiān)測(cè)功能，能與手機(jī)客戶端進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，并且能夠在假肢上的LED矩陣 直接顯示，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。 為達(dá)到上述專利技術(shù)創(chuàng)造目的，本專利技術(shù)采用下述技術(shù)方案： 一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的肢體關(guān)節(jié)康復(fù)器，主要由機(jī)械外骨骼機(jī)構(gòu)、一系列驅(qū)動(dòng)電機(jī)、肌電 控制裝置、外部信號(hào)接收和發(fā)送裝置、主機(jī)、電機(jī)控制器和電源組成，機(jī)械外骨骼機(jī)構(gòu)由一 系列人體關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動(dòng)單元組成，至少包括肩關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動(dòng)單元，一個(gè)肩關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動(dòng)單 元由一個(gè)基座、至少3個(gè)絲杠機(jī)構(gòu)、一套上臂固定夾具和肩部固定束帶組成，基座和上臂固 定夾具皆是與使用者貼合部分，肌電控制裝置、外部信號(hào)接收和發(fā)送裝置、主機(jī)、電機(jī)控制 器和電源組成的電氣系統(tǒng)搭載安裝于基座上，上臂固定夾具可裝卸地固定安裝在手臂上， 使用肩部固定束帶將基座固定安裝在肩部，每個(gè)絲杠機(jī)構(gòu)的螺母和螺桿分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的鉸 鏈機(jī)構(gòu)安裝在基座和上臂固定夾具上，在上臂固定夾具上的各鉸鏈機(jī)構(gòu)安裝的鉸接軸位置 圍繞手臂圓周等距離分布設(shè)置，在基座上的各鉸鏈機(jī)構(gòu)安裝的鉸接軸也圍繞手臂最上端圓 周等距離分布設(shè)置，形成至少3組并聯(lián)的進(jìn)行牽拉支撐的伸縮機(jī)構(gòu)，每個(gè)絲杠機(jī)構(gòu)由獨(dú)立 的驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，肌電控制裝置包括依次信號(hào)連接的一系列的肢體接觸感應(yīng)端、肌電信號(hào) 接收器以及肌電信號(hào)處理器，肢體接觸感應(yīng)端直接固定在上肢肌肉部位，肌電信號(hào)接收器 收集被各肢體接觸感應(yīng)端采集的肌電信號(hào)，并通過(guò)肌電信號(hào)處理器向主機(jī)發(fā)送信息，外部 信號(hào)接收和發(fā)送裝置能根據(jù)主機(jī)的信號(hào)指令能向上位機(jī)發(fā)送信號(hào)并能接收外部輸入信號(hào)， 外部信號(hào)接收和發(fā)送裝置的信號(hào)輸出端與主機(jī)的信號(hào)接收端信號(hào)連接，主機(jī)將收集到的肌 電信號(hào)以及外部信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理之后，輸出所指定的向量長(zhǎng)度，并將此指令發(fā)送給電機(jī) 控制器，電機(jī)控制器將從主機(jī)那里接收到的指令信號(hào)數(shù)據(jù)處理成各驅(qū)動(dòng)電機(jī)能識(shí)別的電壓 控制信號(hào)，電機(jī)編碼器分別記錄各驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)軸角位移數(shù)據(jù)后向電機(jī)控制器實(shí) 時(shí)發(fā)送，再由電機(jī)控制器向主機(jī)發(fā)送，使主機(jī)實(shí)時(shí)控制肩關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動(dòng)單元的各絲杠機(jī)構(gòu) 輸出伸縮直線運(yùn)動(dòng)，從而牽引上臂固定夾具帶動(dòng)手臂進(jìn)行設(shè)定的動(dòng)作，輔助肩關(guān)節(jié)進(jìn)行設(shè) 定運(yùn)動(dòng)。 作為本專利技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，機(jī)械外骨骼機(jī)構(gòu)包括通過(guò)背板連接的兩個(gè)肩關(guān)節(jié)運(yùn) 動(dòng)單元形成雙肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)雙肩關(guān)節(jié)聯(lián)合運(yùn)動(dòng)。 作為本專利技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，機(jī)械外骨骼機(jī)構(gòu)還包括肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)單元，一 個(gè)肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)單元由一套上臂固定夾具、至少2個(gè)絲杠機(jī)構(gòu)和一套前臂固定夾具組成，上 臂固定夾具使肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)單元和肩關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)連接，上臂固定夾具和前臂固定 夾具皆是與使用者手臂貼合的可裝卸部分，每個(gè)絲杠機(jī)構(gòu)的螺母和螺桿分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的鉸 鏈機(jī)構(gòu)安裝在上臂固定夾具和前臂固定夾具上，形成至少2組并聯(lián)的進(jìn)行牽拉支撐的絲杠 伸縮機(jī)構(gòu)，至少分別有一個(gè)絲杠伸縮機(jī)構(gòu)分別設(shè)置于面向臂彎位置上和背向臂彎位置上， 每個(gè)絲杠機(jī)構(gòu)也由獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使主機(jī)實(shí)時(shí)控制肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)單元的各絲杠機(jī)構(gòu)輸 出伸縮直線運(yùn)動(dòng)，從而牽引前臂固定夾具帶動(dòng)前臂進(jìn)行設(shè)定的動(dòng)作，輔助肘關(guān)節(jié)進(jìn)行設(shè)定 運(yùn)動(dòng)，通過(guò)主機(jī)控制肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)單元和肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)單元的協(xié)調(diào)輔助運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一側(cè)肢體肩 肘關(guān)節(jié)聯(lián)合運(yùn)動(dòng)。 作為本專利技術(shù)上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，機(jī)械外骨骼機(jī)構(gòu)包括通過(guò)背板連接 的兩個(gè)肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)單元形成雙肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)裝置，還包括兩個(gè)肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)單元，能實(shí)現(xiàn)雙側(cè) 肢體肩肘關(guān)節(jié)聯(lián)合運(yùn)動(dòng)。 作為本專利技術(shù)上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，絲杠機(jī)構(gòu)為二階絲桿，具有套螺紋 配合的兩個(gè)絲桿，其中細(xì)絲杠設(shè)置于粗絲杠的內(nèi)部螺紋腔中，細(xì)絲杠的外螺紋與粗絲杠的 中空內(nèi)腔表面的內(nèi)螺紋相互配合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)粗絲杠的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)粗絲杠內(nèi) 部的細(xì)絲杠的相對(duì)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使粗絲杠和細(xì)絲杠一起伸縮，最終獲得低于0. 4的絲桿最 短值與最長(zhǎng)值之比，鉸鏈機(jī)構(gòu)采用虎克鉸鏈。 作為本專利技術(shù)上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，主機(jī)進(jìn)行向量運(yùn)算，將獲得電機(jī)控 制器發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并聯(lián)伸縮機(jī)構(gòu)使用的可執(zhí)行數(shù)據(jù)，再發(fā)送至電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電 機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 作為本專利技術(shù)上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，基座和上臂固定夾具分別與使用者 身體貼合部位還設(shè)有具有彈性調(diào)節(jié)貼合程度的機(jī)構(gòu)或材料層。 作為本專利技術(shù)上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，外部信號(hào)接收和發(fā)送裝置采用藍(lán)牙 豐旲塊。 作為本專利技術(shù)上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，通過(guò)主機(jī)，通過(guò)手指控制器向外部 信號(hào)接收和發(fā)送裝置發(fā)送外部控制指令。 作為本專利技術(shù)上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，在外部信號(hào)接收和發(fā)送裝置的擴(kuò)展 口加裝環(huán)境溫濕度檢測(cè)模塊或大氣污染物檢測(cè)模塊，主機(jī)根據(jù)環(huán)境溫濕度或大氣污染物含 量檢測(cè)信息，調(diào)控所述機(jī)械外骨骼機(jī)構(gòu)輸出的運(yùn)動(dòng)。 本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)： 1.本專利技術(shù)肢體關(guān)節(jié)康復(fù)器通過(guò)模擬肌肉分布布置電機(jī)，達(dá)到肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)的助力運(yùn) 動(dòng)； 2. 本專利技術(shù)通過(guò)分析人體間關(guān)節(jié)肌肉與骨骼分布，了解其肌肉群的作用機(jī)理，各關(guān)節(jié)相 對(duì)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，以布置電機(jī)，達(dá)到以多個(gè)小功率電機(jī)并聯(lián)的方式驅(qū)動(dòng)肩關(guān)節(jié)，滿足低功耗， 快速響應(yīng)與體積緊湊的目的； 3. 本專利技術(shù)肢體關(guān)節(jié)康復(fù)器通過(guò)在內(nèi)置的康復(fù)程序，使患者在器械的帶動(dòng)下完成指定的 康復(fù)動(dòng)作，使患者因病導(dǎo)致的萎縮肌肉以刺激，并以此達(dá)到恢復(fù)肌力的作用，以肌電信號(hào)為 康復(fù)指標(biāo)，使康復(fù)訓(xùn)練更加科學(xué)有效； 4. 重度肥胖人群初始鍛煉上肢時(shí)，由于不能標(biāo)準(zhǔn)的完成鍛煉動(dòng)作而失去興趣導(dǎo)致減肥 失敗，可通過(guò)本專利技術(shù)肢體關(guān)節(jié)康復(fù)器所提供的一定的助力來(lái)完成動(dòng)作，日后可根據(jù)其體能， 逐漸減弱所提供的助力效果，甚至通過(guò)反助力以增加鍛煉強(qiáng)度； 5. 本專利技術(shù)以較低功率的復(fù)數(shù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)假肢，延長(zhǎng)使用時(shí)間； 6. 本專利技術(shù)包覆式穿戴，貼合身形； 7. 本專利技術(shù)兼具按摩，大氣污染物檢測(cè)、溫濕度監(jiān)測(cè)，與手機(jī)客戶端實(shí)時(shí)反饋，并可于假 肢上的LED矩陣直接顯示，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。【附圖說(shuō)明】 圖]~3是人體肘關(guān)節(jié)活動(dòng)示意圖。 圖4是人體肩部骨骼分布圖。 圖5是人體肩部肌肉分布圖。 圖6~9是人體肩部深層肌力分布圖。 圖10是人體肩胛骨隨臂運(yùn)動(dòng)方式圖。 圖11是本專利技術(shù)實(shí)施例一肢體關(guān)節(jié)康復(fù)器的信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖12是使用本專利技術(shù)實(shí)施例一肢體關(guān)節(jié)康復(fù)器進(jìn)行單肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)示意圖。 圖13是在圖12中的A向的投影圖。 圖14是使用本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的肢體關(guān)節(jié)康復(fù)器，其特征在于：主要由機(jī)械外骨骼機(jī)構(gòu)、一系列驅(qū)動(dòng)電機(jī)（7）、肌電控制裝置、外部信號(hào)接收和發(fā)送裝置（4）、主機(jī)（5）、電機(jī)控制器（6）和電源組成，所述機(jī)械外骨骼機(jī)構(gòu)由一系列人體關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動(dòng)單元組成，至少包括肩關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動(dòng)單元，一個(gè)所述肩關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動(dòng)單元由一個(gè)基座（10）、至少3個(gè)絲杠機(jī)構(gòu)（11）、一套上臂固定夾具（12）和肩部固定束帶（9）組成，所述基座（10）和上臂固定夾具（12）皆是與使用者貼合部分，所述肌電控制裝置、所述外部信號(hào)接收和發(fā)送裝置（4）、所述主機(jī)（5）、所述電機(jī)控制器（6）和所述電源組成的電氣系統(tǒng)搭載安裝于所述基座（10）上，所述上臂固定夾具（12）可裝卸地固定安裝在手臂上，實(shí)現(xiàn)包覆式穿戴，使用所述肩部固定束帶（9）將所述基座（10）固定安裝在肩部，每個(gè)所述絲杠機(jī)構(gòu)（11）的螺母和螺桿分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的鉸鏈機(jī)構(gòu)安裝在所述基座（10）和所述上臂固定夾具（12）上，在所述上臂固定夾具（12）上的各所述鉸鏈機(jī)構(gòu)安裝的鉸接軸位置圍繞手臂圓周等距離分布設(shè)置，在所述基座（10）上的各所述鉸鏈機(jī)構(gòu)安裝的鉸接軸也圍繞手臂最上端圓周等距離分布設(shè)置，形成至少3組并聯(lián)的進(jìn)行牽拉支撐的伸縮機(jī)構(gòu)，每個(gè)絲杠機(jī)構(gòu)（11）由獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī)（7）驅(qū)動(dòng)，所述肌電控制裝置包括依次信號(hào)連接的一系列的肢體接觸感應(yīng)端（1）、肌電信號(hào)接收器（2）以及肌電信號(hào)處理器（3），所述肢體接觸感應(yīng)端（1）直接固定在上肢肌肉部位，所述肌電信號(hào)接收器（2）收集被各所述肢體接觸感應(yīng)端（1）采集的肌電信號(hào)，并通過(guò)所述肌電信號(hào)處理器（3）向所述主機(jī)（5）發(fā)送信息，所述外部信號(hào)接收和發(fā)送裝置（4）能根據(jù)所述主機(jī)（5）的信號(hào)指令能向上位機(jī)發(fā)送信號(hào)并能接收外部輸入信號(hào)，所述外部信號(hào)接收和發(fā)送裝置（4）的信號(hào)輸出端與所述主機(jī)（5）的信號(hào)接收端信號(hào)連接，所述主機(jī)（5）將收集到的肌電信號(hào)以及外部信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理之后，輸出所指定的向量長(zhǎng)度，并將此指令發(fā)送給所述電機(jī)控制器（6），所述電機(jī)控制器（6）將從所述主機(jī)（5）那里接收到的指令信號(hào)數(shù)據(jù)處理成各所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)（7）能識(shí)別的電壓控制信號(hào)，電機(jī)編碼器分別記錄各所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)（7）的轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)軸角位移數(shù)據(jù)后向所述電機(jī)控制器（6）實(shí)時(shí)發(fā)送，再由所述電機(jī)控制器（6）向所述主機(jī)（5）發(fā)送，使所述主機(jī)（5）實(shí)時(shí)控制所述肩關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動(dòng)單元的各所述絲杠機(jī)構(gòu)（11）輸出伸縮直線運(yùn)動(dòng)，從而牽引上臂固定夾具（12）帶動(dòng)手臂進(jìn)行設(shè)定的動(dòng)作，輔助肩關(guān)節(jié)進(jìn)行設(shè)定運(yùn)動(dòng)。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：解超，姜健生，張佳露，朱伊苓，宋燁珉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31
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